Чем пахнет дождь? Ясные ответы на туманные вопросы о климате и погоде

Возможно, вам доводилось видеть в небе околозенитную дугу, но вы не понимали, на что именно смотрите. Их замечают часто, называя их «перевернутыми» радугами или «улыбками неба», поскольку спектр цветов изгибается дугой не в небо, а к земле. В отличие от радуги, где цветовой спектр формируется благодаря рефракции водяных капелек, этот оптический феномен требует наличия в небе ледяных кристаллов. Большую часть времени околозенитная дуга наблюдается в перистом или перисто-слоистом облаке, которые как раз из ледяных кристаллови состоят. Поскольку эта красочная дуга образуется посредством отражения и рефракции солнечного света в ледяных кристаллах, она относится к другому классу оптических явлений, которые называются гало. Иногда можно увидеть полный 360-градусный круг вокруг Солнца, именуемый 22-градусным гало, или даже обнаружить паргелии (они же пасолнца или ложные солнца), которые появляются на три и на девять часов от настоящего Солнца.

Чтобы понять, как образуются околозенитные дуги, нам снова потребуется немного физики. Структура ледяного кристалла может быть довольно сложной и зависит от температуры и давления окружающей среды. Но все кристаллы имеют общие характеристики: у них два основания и шесть боковых сторон – это шестигранные призмы. Околозенитные дуги образуются, когда эти призмы ориентированы горизонтально и как будто уложены стопками, как тарелки. Свет от Солнца проникает в эту стопку тарелок, начиная с верхней, и выходит сбоку, через вертикальную грань призмы. Угол (90 градусов) этой рефракции внутри кристалла расщепляет белый свет на цвета спектра, которые вы и видите. Вполне вероятно, что вы проводили подобные эксперименты на уроках в школе, когда направляли луч света на белый лист бумаги через призму и видели выходящие из нее разноцветные полоски.

Для того чтобы возникла околозенитная дуга, высоко в небе должны присутствовать перистые или перисто-слоистые облака. Часто такие облака затуманивают солнечный свет, делают его молочно-белым. Когда солнце стоит низко, можно увидеть дугу на двенадцать часов. Центр ее всегда обращен к солнцу, с внешней стороны цвет дуги красный, с внутренней спектр доходит до голубого или синего.

Что такое ложные солнца?

Почти в тех же условиях, то есть при наличии в небе множества перисто-слоистых облаков, состоящих из ледяных кристаллов, вы можете увидеть 22-градусное гало, или ложное солнце. Гало – это большой диск вокруг Солнца, однако если в околозенитной дуге вы без труда можете различить отдельные цвета, то гало выглядит более размытым – четко виден разве что оттенок красного. Гало опять же образуется посредством рефракции солнечного света сквозь шестигранную призму ледяных кристаллов. Ориентация призмы при прохождении света сквозь нее различна, почему и получается гало в одном случае и дуга в другом. Большинство лучей преломляются под углом, близким к 22 градусам, и образуют яркую внутреннюю кромку гало – отсюда и название.

Гало – не только дневное оптическое явление. Если луна в небе достаточно яркая (например полная) и присутствуют перисто-слоистые облака, то происходят те же физические явления и можно увидеть бледное 22-градусное гало вокруг луны.

Ложные солнца

Если в небе полностью или частично образовалось гало, то иногда можно увидеть и ложные солнца на три и на девять часов от настоящего. По сути это самые яркие части гало, которые располагаются именно в этих позициях. Чаще всего они видны, когда Солнце стоит в небе низко, и хотя они кажутся яркими, можно, присмотревшись, заметить такой же цветовой спектр, как и в околозенитной дуге. Очень яркие пасолнца действительно можно принять за дополнительные солнца: в этом случае кажется, что в небе солнц сразу три.

Облака или инопланетные вторжения?

Атмосфера – очень динамичное пространство, и в течение одних и тех же суток расположение облаков постоянно меняется. Они все время меняют форму по мере своего развития и распада, а ветры гонят их у нас над головами. Многие из нас легко опознают обычные типы облаков, будь то пушистые кучевые, которыми изобилует наше небо летом, или вечно серые слоистые и слоисто-кучевые облака, чаще встречающиеся зимой. Однако иногда в небе можно увидеть нечто особенное.

Облака – «летающие тарелки»